[发明专利]基于Lu模型的大坝下游河岸带热流耦合模拟构建方法

摘要

基于Lu模型的大坝下游河岸带热流耦合模拟构建方法，包括以下步骤：步骤1，构建河岸带饱和‑非饱和渗流场‑温度场全耦合模型，包括建立渗流场，并建立饱和‑非饱和热量运移模型，描述温度场和渗流场的关系；步骤2，对所述河岸带饱和‑非饱和渗流场‑温度场全耦合模型设置边界条件，包括对渗流场设置边界条件以及对温度场设置边界条件；步骤3，求解所述河岸带饱和‑非饱和渗流场‑温度场全耦合模型，求解的过程中采用Lu模型来描述土体的等效热传导系数与含水率之间的关系，从而得到渗流过程中温度随时间的变化规律。解决了现有技术中存在的不能够准确的模拟大坝下泄低温水对河岸带饱和‑非饱和热流耦合的影响机理的问题。

主权项

1.基于Lu模型的大坝下游河岸带热流耦合模拟构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，构建河岸带饱和‑非饱和渗流场‑温度场全耦合模型，包括建立渗流场，并建立饱和‑非饱和热量运移模型，描述温度场和渗流场的关系；步骤2，对所述河岸带饱和‑非饱和渗流场‑温度场全耦合模型设置边界条件，包括对渗流场设置边界条件以及对温度场设置边界条件；步骤3，求解所述河岸带饱和‑非饱和渗流场‑温度场全耦合模型，求解的过程中采用Lu模型来描述土体的等效热传导系数与含水率之间的关系，从而得到渗流过程中温度随时间的变化规律；所述步骤3的具体步骤为：步骤3.1，输入参数：土体的等效热传导系数λ、石英含量q、多孔介质的孔隙度n、干土的导热系数λdry、水的导热系数λw、石英的导热系数λq、差值系数Ke、其他矿物质的导热系数λ0、土中固体颗粒的导热系数λs、饱和土体的导热系数λsat；步骤3.2，输入所述渗流场和温度场的边界条件，并给出水的黏度与温度的关系：μ(T)＝0.00002414×10(247.8/(T+133.16))；步骤3.3，建立Lu模型，将土体的等效热传导系数λ修改为非饱和土的导热系数表达式；所述步骤3.3中建立Lu模型具体为：通过在干土的导热系数和饱和土的导热系数间插值，得到非饱和土的等效热传导系数λeq：λeq＝(λsat‑λdry)Ke+λdry   (5)式中，Ke为插值系数，λdry为干土的导热系数，λsat为饱和土的导热系数：λdry＝‑0.56n+0.51   (7)其中：α对于砂土、壤土、粘土分别为1.05、0.9、0.58，Sr为饱和度，n表示多孔介质的孔隙度，λw为水的导热系数，λs为土中固体颗粒的导热系数，λs＝λqqλ01‑q，其中：q为石英含量，λq为石英的导热系数，λ0为其它矿物的导热系数；步骤3.4，更新河岸带饱和‑非饱和渗流场‑温度场全耦合模型的参数分布，即在每个时间步长更新步骤3.1输入参数中的变量，直至河岸带饱和‑非饱和渗流场‑温度场的求解收敛，得到每个时间步长内的温度值，从而得到渗流过程中温度随时间的变化规律。